Passives Radar: Wie funktioniert Parasol?
Ein klassisches Radar sendet elektromagnetische Signale aus und empfängt dann das Echo, das ein Objekt im Erfassungsbereich reflektiert. Aus der Zeitdifferenz zwischen Ursprungssignal und Echo berechnet sich die Entfernung des Objekts.
Parasol nutzt im Gegensatz dazu die Rundfunksignale der digitalen Netze DVB-T und DAB+, die in Deutschland sowieso flächendeckend vorhanden sind. DVB-T Signale sind im Vergleich zu anderen Rundfunk und Kommunikationssignalen besonders geeignet für die passiven Radarsensoren, da die Rundfunksender ihre Signalenergie bei niedrigen Höhen unter 1000 Meter Bündeln und die ausgesendeten Signalformen und Verarbeitungsalgorithmen sich gut zur Unterscheidung unterschiedlicher Objekte eignen. Der sendende Mast kann bis zu 80 Kilometer entfernt sein: Die Parasol-Sensoren empfangen sowohl das Ursprungssignal als auch dessen Echo durch ein Flugobjekt. Das System errechnet aus der Relation der beiden Signale den genauen Standort des Zielobjekts.
Die Detektion des Zielobjekts
Parasol zeichnet permanent das Original-Signal auf. Die elektromagnetischen Signale haben über den Zeitverlauf ein spezifisches Muster wie der Bart eines Schlüssels. Trifft nun ein Echosignal auf den Sensor, so kann das spezifische Muster des Echos auf der Zeitleiste der empfangenen Ursprungssignale nach hinten verschoben werden, bis die beiden Schlüsselformen übereinander passen. Durch diese Korrelationsberechnung wird das Echo dem Ursprungssignal zugeordnet. Damit ist die Zeitdifferenz zwischen Originalsignal und Echo bekannt.
Aus dieser Zeitdifferenz kann nun berechnet werden, wie viel weiter der Weg des Echos im Gegensatz zum Original-Signal war. Daraus lässt sich herleiten, dass sich das Zielobjekt an jedem Punkt befinden kann, der im Vergleich zu der direkten Verbindungslinie einen Umweg der entsprechenden Strecke bedeutet.
Im dreidimensionalen Raum bilden die möglichen Positionen des Zielobjekts jetzt die Oberfläche eines Ellipsoiden. Für die genaue Positionsbestimmung sind drei Sensoren notwendig: An dem Punkt, an dem sich die drei Ellipsoiden treffen, befindet sich das Flugobjekt.
Die Geschwindigkeitsmessung
Aus der Bewegung des Schnittpunkts der drei Ellipsoiden ergibt sich die Geschwindigkeit des Objekts. Die Messung der Geschwindigkeit wird jedoch noch durch ein zweites Verfahren verifiziert, das den Dopplereffekt der Echosignale nutzt. Das Phänomen ist bekannt: Ein Zug, der dem Beobachter entgegenkommt, klingt höher als der, der sich vom Beobachter entfernt. Grund ist, dass die Schallwellen im ersten Fall gestaucht, im zweiten gedehnt werden. Dieses Phänomen macht sich das Parasol-System zunutze und berechnet anhand der Frequenzverschiebung der elektromagnetischen Wellen die Geschwindigkeit des Zielobjekts.